Aufbau von Bestrahlungskapseln für Graphit

Gain, R.

Book/Report

FZJ-2016-02607

Aufbau von Bestrahlungskapseln für Graphit

Gain, R. (Corresponding author)FZJ*

1963
Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag Jülich

Jülich : Forschungszentrum Jülich GmbH Zentralbibliothek, Verlag, Berichte der Kernforschungsanlage Jülich 94, 4 p. (1963)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/11209

Report No.: Juel-0094-RW

Abstract: Im Strahlungsfeld eines Reaktors erleiden alle Materialien mehr oder weniger starke Veränderungen ihrer physikalischen, chemischen und technischen Eigenschaften. Vor ihrer Verwendung beim Reaktorbau ist es daher erforderlich, dieArt und den Betrag der zu erwartenden Strahlenschädigungen wenigstens annähernd abschätzen zu können. Diese sind von vielen, z. T. nur schwer kontrollierbaren Faktoren abhängig. Neben den Materialeigenschaften der Probe selbst und ihrer Vorbehandlung spielen Fluß und Bestrahlungsdosis, Bestrahlungstemperatur, chemische Umgebung während der Bestrahlung, Spannungszustand und andere Faktoren eine wichtige Rolle [1]. Die zum Bau im Kern oder nahe am Kern verwendeten Materialien akkumulieren während der Betriebszeit des Reaktors im allgemeinen eine hohe Neutronendosis. Um bei Bestrahlungsexperimenten eine ähnlich hohe Dosis innerhalb eines erträglichen Zeitraumes zu erhalten, ist es in den meisten Fällen notwendig, die zu untersuchendenMaterialien im oder am Kern eines Hochflußreaktors (Materialprüfreaktor, Testreaktor) unterzubringen.Strahlenschäden (Bildung von Frenkel-Defekten) in Reaktorbaumaterialien werden nur von schnellen Neutronen oberhalb einer für jedes Material charakteristischen Energieschwelle hervorgerufen. Die gegenwärtigen Vorstellungen über den Mechanismus dieser Schädigungen sind an anderenStellen eingehend beschrieben worden, z.B. [2, 3, 4]. Daher ist bei der Unterbringung von Experimenten dieser Art im Reaktor darauf zu achten, daß in der Bestrahlungsposition der Anteil der schnellen Neutronen besonders hoch ist. D. h., zwischen dem Bestrahlungsexperiment und benachbarten Brennelementen soll sich möglichst wenig Moderator befinden, um das Spaltspektrum der Neutronen gut ausnutzen zu können. Wegen der Erzeugungsart der Strahlenschädigungen und den bei den üblichen Bestrahlungstemperaturen unvermeidlichen Ausheileffekten ist es ferner nicht ganz gleichgültig, ob eine bestimmte Neutronendosis in einem kürzeren oder längeren Zeitintervall akkumuliert wird. Doch kann man mitBestimmtheit sagen, daß die in einem längeren Zeitraum angesammelte Gesamtdosis sicher keine größeren Schäden hervorrufen kann als eine Kurzzeitbestrahlung mit der gleichen Gesamtdosis (gleiche Versuchsbedingungen sind dabei vorausgesetzt). Zu den wichtigsten Reaktorwerkstoffen zählt Graphit, der auch beim Bau von Hochtemperaturreaktoren immer mehr an Bedeutung gewinnt. Graphit ist kein isotropes, einheitliches Material wie etwa ein Metall. Seine Eigenschaften hängen stark von der Herstellungsweise und den verwendeten Rohstoffen ab. Obwohl bereits viele Arbeiten über das Verhalten von Graphit unter Reaktorbestrahlungvorliegen, können diese Untersuchungen keineswegsals abgeschlossen gelten. Der Mechanismus der Schädigungen ist noch nicht mit genügender Genauigkeit bekannt. Daher lassen sich auch für verschiedene Graphitsorten keine quantitativen Voraussagen über den Umfang der bei einer Bestrahlung zu erwartenden Schädigung machen.Während Bestrahlungsergebnisse aus diesem Gebiet laufend veröffentlicht werden, ist bisher wenig über die experimentelle Technik solcher Bestrahlungen bekannt geworden [2,5,6]. In dieser Arbeit sollen daher die wichtigsten Gesichtspunkteund Kapselkonstruktionen bei der Bestrahlung von Graphitproben in Hochflußreaktoren besprochen werden. Der erste Teil befaßt sich mit dem Aufbau von einfachen, nichtinstrumentiertenBestrahlungskapseln, bei denen die Temperaturder Proben möglichst nahe der Temperatur des Kühlmittels liegen soll. Im nachfolgenden zweiten Teil werden komplizierte instrumentierte Kapseln beschrieben, bei denen die Bestrahlungstemperaturen in gewissen Grenzen regelbar sind und bei etwa 400 °C oder 800 °C liegen.

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